陕西斗门水库联合边坡防护技术探析

宋红民，杜荣波，李宗蔚，马江红 （中电建路桥集团有限公司，北京100160）

1 工程概况

陕西省斗门水库工程位于西安市西郊沣河右岸原昆明池遗址，距西安市中心约20km，斗门水库工程为引汉济渭输配水工程的调蓄水库，是以城市供水、改善生态环境为主，兼顾防洪等综合利用的平原水库，见图1、图2所示。

图1 斗门水库位置

图2 斗门水库效果图

斗门水库总库容5052万m3，库区总面积10.4km2，库周总长14.9km。按南、北池布置，南、北池之间设双向挡水隔坝，南池为城市供水水源，调蓄引汉济渭南干线水源供沣东、沣西新城的生活用水，南池总库容2897万m3，面积3.4km2，其中水面面积 3.0km2，设计向沣东、西新城年平均供水8773万m3。北池为生态水源地，兼顾沣河防洪，蓄滞沣河洪水和城市雨洪，北池总库容2155万 m3，面 积 7.0km2，其中水面面积6.4km2，每年可向西安生态水系中的汉城湖、汉护城河、高新湖3个湖泊补给生态用水1456万m3。

斗门水库工程分为南池系统和北池系统。南池系统由南池围坝、引汉济渭引水管线、供水管线、南池退水涵等建筑物组成。北池系统布置“一进三退”通道，由北池围坝、沣河拦河枢纽、分洪渠、沣河退水渠、太平河退水渠及太平河补水管线等建筑物组成。

2 水文地质

2.1 地形地貌

工程湖库区位于西安市长安区马王镇东南约1.5km，地形相对较平缓，大体上东南高，西北低，一级阶地分布于湖库区东北方向，阶地高程介于397.00m～404.00m，湖区石匣口西南有部分为二级阶地，阶面高程403.00m～410.00m。

引水线路跨秦岭山前洪积扇、渭河二级阶地、一级阶地、沣河漫滩等多个地貌单元，山前洪积扇主要分布于秦岭山脚，向北延伸10km左右，整体地形南高北低地面高程490.00m～413.00m。二级阶地主要分布于马王镇以南、小丰村以北，阶面高程397.00m～408.00m。一级阶地主要分布于牛东村以北至小丰村以南、沣河两岸及马王镇以北，阶面高程407.00m～410.00m。在沣河分布有零星漫滩。

2.2 地层岩性

据勘探揭露，库坝区地层自上而下分述如下。

①-1人工堆积（Q4s），杂色，主要由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土等组成，厚度0.5m～1.5m，分布于库区各居民点，在南部石匣口、浦阳等村庄附近，最大厚度可达2m～4m。

②-1壤土（Q41al+pl），褐黄色，粉粒结构，土质不均，潮湿，可塑，分布于一级阶地上部，勘探范围内厚度8m～11m，最大厚度可达17m左右。

③-2中砂（Q41al+pl），灰黄～灰色，长石—石英质，级配不良，含零星的中粗砾。稍湿，稍密，透镜体或薄层夹层分布，中砂分布有三层分述：

第一层呈透镜体或夹层分布于整个湖区，埋深1.2m～2m，夹层层厚0.2m～0.4m，透镜体层厚0.8m～1.4m；第二层呈透镜体状分布，主要有太平—谷雨村—杨家庄—齐曹村及太平—五星村两条砂带，埋深3.6m～7.5m，夹层层厚0.4m左右，透镜体层厚1.2m～3.5m，局部最厚可达5m左右；第三层埋深9m～12m，夹层厚0.2m左右，透镜体层厚1.2m～2m，分别分布于西北部马营寨、东北部太平庄及中部谷雨庄附近。

④-3粉土（Q41al+pl），黄色，可塑～硬塑，薄层夹层状零星见于新堡子村附近，埋深5.2m～9.4m，厚度1.3m～1.6m。

⑤淤泥质土（Q4l），灰褐色，湿，可塑，具水平层理，结构紧密，有腥臭味，粉粒为主。分布于湖库区西北部，东至袁旗寨—常家滩一带，南至杨家庄—谷雨庄一带，埋深0～3.7m，厚度1.7m～2.6m，局部为透镜体分布。

⑥黄土（Q3eol），褐黄色，土质均匀，具虫孔及大孔隙，含少量蜗壳碎片，可塑状态，分布于二级阶地上部，层厚9.8m～13.6m。

⑦-1粉质粘土（Q3al），棕黄色～灰黄色，含氧化铁条纹及铁锰质斑点，可塑，该层未穿透，最大揭露层厚8.6m，广泛分布于库区渭河二级阶地、一级阶地下部。

⑧-2中砂（Q3al），灰黄色—浅黄色，长石—石英质，级配良好，含零星中粗砾，饱和，中密—密实状态。分布于二级阶地下部，主要位于堰下张村附近，KZK18，KZK11，KZK27与库区连通，未穿透，最大揭露厚度6.6m，库区其他部位局部呈透镜体分布，透镜体层厚0.4m～1.2m，见图3所示。

图3 水库工程地质图

3 施工方案设计

斗门水库地处关中平原中部，围坝长约10km，护岸段长1.4km，坝顶高程402.50m，湖底高程396.80m，护岸临水侧坡比1：5，临水面边坡面积约5万㎡，坡岸长、面积大，施工工期紧张，地质条件复杂，单一的护坡形式不足以在规定工期内完成边坡防护，故拟定了联合边坡防护形式：连锁护坡+预制混凝土块护坡+草皮护坡+干砌石护坡+格宾护垫护坡。其施工顺序见图4所示。

图4 施工顺序

3.1 清表

使用GNSS接收机或全站仪实地放样开挖线，打桩并用白灰线标识，随后采用1.6m³液压挖掘机进行清挖，纵向一次开挖完成。清表渣土直接运输至弃渣场堆存，再采用1.6m³液压挖掘机装20t自卸汽车运输至弃渣场，推土机弃渣场内平整渣料，见图5所示。

图5 清表

3.2 土方填筑

用20t自卸汽车平行坝轴线方向用进占法铺土，采用定点测量方式，严格控制铺土厚度，不得超厚。填筑土料运输至土料翻晒场翻晒，达到最后含水率后，运输至填筑区进行填筑。142kW推土机摊铺整平，人工用钢钎控制铺料厚度，人工捡拾杂物，推土机推平后应达到铺层表面平整，经质检人员检测后进行碾压。填筑初期，采用每层测量的方法，控制铺土厚度，发现超厚部位立即进行处理。汽车不在已压实土料上行驶。土料的铺筑连续作业，如因短时间停工，其表面土层洒水湿润，保持含水率在控制范围内。如需长时间停工，则铺设保护层，复工时予以清除。当气候干燥，土层表面水分蒸发较快时，卸料前，压实表土适当洒水湿润。

在填筑强度高峰期，除用插钎法控制厚度外，每八层测量10m×10m的方格网，以复查铺土厚度和控制上下游边坡及坝面平整度，见图6所示。

图6 坝基填筑碾压

3.3 复合土工布铺设

填筑完成后按照设计坡比对填筑坡面预留保护层进行人工清除至设计高程。连锁护坡下设土工布层，土工布沿垂直于水流方向铺设，做到上游边压下游边，两侧人工缝合，见图7所示。

图7 土工布铺设

3.4 上、下沿混凝土挡墙

上、下沿挡墙及纵向隔挡基础采用反铲开挖，人工进行修整，混凝土浇筑先下沿后上沿，分段跳仓施工，混凝土全部采用商品混凝土，混凝土罐车运输至工作面后采用汽车泵入仓，ZN30、ZN50振捣棒振捣，混凝土模板采用钢木组合模板及定制钢模板，对拉固定。人工收面、压光，初凝后，及时用塑料薄膜覆盖保湿，终凝后，覆盖工业毛毡，洒水养护。

3.5 联锁预制块护坡铺设

联锁预制块安装按照上、下沿挡墙混凝土及纵向隔挡混凝土20m×60m间距分块同时进行，联锁块铺装方向平行于坝轴线方向，由低向高依次铺装，根据纵横标高控制桩用水平尺找平，铺完第一块后向两侧和纵向顺序铺装，并根据联锁块锚索孔方向及时穿束镀锌钢绞线锚固，铺装时相邻两块联锁块顶面高差不大于3mm，用胶皮锤或木锤轻轻敲打至正位，并随时检查贴缝宽度，铺设完成后采用碎石对联锁块空隙进行人工填充，见图8所示。

图8 预制块铺设

3.6 干砌景石护坡

干砌景石护坡在上下沿挡墙混凝土施工完成后进行，自卸汽车运输至施工现场，人工配合反铲进行铺设。

3.7 草皮护坡

草皮护坡在坡面种植土铺设完成后进行，种植的土来源为湖区土方开挖可利用料，土料铺筑时，将土块打碎使其成为均匀的种植土。将合格的种植土用自卸汽车运送至工作面，人工配合反铲进行种植土铺设。当种植土过于潮湿或不利于铺设时，不进行铺设。种植土铺设完成后，人工播撒草籽。

3.8 预制块护坡

预制混凝土块护坡在围坝填筑及坡面处理等完成后开始安砌，预制混凝土块采用平层砌筑，预制混凝土块在预制场制作，自卸汽车运送至坝顶，人工配合反铲运送至工作面，对安砌工作面进行测量定位后，将预制混凝土块安放平稳。保证预制混凝土块表面平整美观，沉降量等有关指标满足设计要求。

3.9 预制混凝土块护坡

预制混凝土块护坡在围坝填筑及坡面处理等完成后开始安砌，预制混凝土块采用平层砌筑，预制混凝土块在预制场制作，自卸汽车运送至坝顶，人工配合反铲运送至工作面，对安砌工作面进行测量定位后，将预制混凝土块安放平稳。保证预制混凝土块表面平整美观，沉降量等有关指标满足设计要求，见图9所示。

图9 混凝土预制块铺设

3.10 格宾护垫护坡

格宾护垫在围坝填筑及坡面处理等完成后开始安装，格宾护垫网全部外购，格宾网运输至现场后，根据设计要求组装格宾网箱，组装完成后人工安装到位后进行石料填充，填充石料为耐风化岩石。

4 结语

在水利工程中，护坡的选择具有多样性，施工时需要结合不同实际情况下的地质和施工条件，从质量、管理、成本等角度出发，进行方案的比选和优化。